ASTM C1352/C1352M 石材彎曲彈性模數的標準試驗方法

ASTM C1352/C1352M 石材彎曲彈性模數的標準試驗方法

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的《ASTM C1352/C1352M 標準石材彎曲彈性模量試驗方法》描述了一種使用簡單的象限點荷載梁測定石材彎曲彈性模量的試驗方法。石材試驗可以在垂直於層理面或裂縫施加載荷的情況下進行,也可以在平行於層理面或裂縫施加載荷的情況下進行。石材試驗可以在濕潤和乾燥的樣品條件下進行。測試人員必須確定將使用哪種條件。

ASTM C1352/C1352M 石材彎曲彈性模數的標準試驗方法

此試驗方法可為石材面板的應力和撓度分析提供工程值。它還可用於展示不同尺寸石材以及同一類型的石材在不同載荷方向(平行於和垂直於裂縫或裂隙)下的彎曲模量的差異。

就本標準而言,彈性模量也稱為單位應變應力、楊氏模量。

這些測試中使用的試驗機符合 ASTM E4 標準的要求。石材彎曲試驗採用四分之一點加載法,使用承重塊進行,以確保施加在樑上的力完全垂直且無偏心。該設備必須能夠保持跨距長度以及承重塊和支撐塊之間的距離在正負 1,3 毫米以內。載荷必須以均勻的速率施加,並防止衝擊。

試驗中也採用了讀數精度為0,002毫米的撓度計,測量兩個自由邊的跨中撓度和兩端的支撐撓度。

試樣寬100毫米,厚度32毫米,長380毫米,測試開口320毫米。試樣邊緣應垂直於頂部和底部。試樣垂直於載重的平面應塗有細磨料,其餘四個平面應塗有細鋸面。應測量並記錄試樣尺寸,精確到0,2毫米。每種試驗條件下應至少測試五個試樣。根據試驗結果圖表計算的平均值應報告為該條件下的彎曲彈性模量。

當確定了工作厚度(即確定了工程石板的厚度)時,通常會要求在工作厚度下進行彎曲彈性模量試驗。當要求在工作厚度下進行試驗時以及當工作厚度從 32 毫米變化時,樣品尺寸如下。試驗跨度應為厚度的十倍。樣品長度應不小於 50 毫米,且不大於試驗跨度的 100 毫米。厚度小於 70 毫米時,樣品寬度應為 100 毫米。當厚度大於 70 毫米時,寬度應為厚度的 1,5 倍。當厚度從 32 毫米變化且樣品尺寸滿足上述指定的工作厚度標準時,每種條件下的試驗結果的平均值將報告為石材在該條件下工作厚度下的彎曲彈性模量。

對於表面粗糙的試件,應準備用於放置跨度支撐和四分之一點加載塊的平整平台,並在這些區域的中心塗抹一層15毫米寬的防水密封劑。在對試件進行預處理之前,請按照製造商的建議,讓密封劑乾燥或固化。

測試前,樣品需在 60°C (60°F) ± 2°C 的乾燥環境中乾燥 48 小時。在第 46、47 和 48 小時稱重,以確保樣品重量一致。若重量持續下降,則需繼續乾燥,直至連續三小時的讀數均相同。從乾燥箱取出樣品後,需放入乾燥器中冷卻至室溫,再進行測試。

在進行濕式測試之前,樣品需浸入22°C(22°F)±2°C(22°F)的水中48小時。從水中取出樣品後,立即擦去表面水分,然後進行測試。

試驗開始時,組裝儀器,將試樣放置在跨度支架上,並調整四分之一點加載塊使其與試樣接觸。對試樣施加兩次預載重,最大載重相當於預期極限強度的50%,然後恢復至零。載重以對應於彎曲應力變化的速率增加,但每分鐘不超過4,14 MPa。極限彎曲強度值最好依照ASTM C880標準測定。施加44 N的預載重,將撓度指示器歸零,並使用載重讀數裝置。

荷載以預期破壞荷載約10%的增量遞增。每次遞增時,停止加載,並記錄兩個試件的跨中邊緣撓度。持續加載和撓度讀數,直至發生破壞。試件上沒有荷載時,通常很難將撓度指示器設為零。通常的做法是向試件施加一個較小的初始荷載,例如44 N,並將該荷載下的撓度指示器設為零。由於只需要應力-應變曲線的斜率,因此此初始荷載不會影響最終結果。

簡而言之,ASTM C1352/C1352M標準包含一種測試方法,用於測定耐火材料在高溫下恆定壓縮載荷作用下的抗變形能力。此測試對於評估用於爐窯、焚燒爐和反應器等設備的耐火材料在實際熱應力和機械應力下的性能至關重要。此測試方法測量耐火材料在高溫下恆定載重作用特定時間段後的蠕變行為。它尤其適用於評估:

  • 尺寸穩定性
  • 機械完整性
  • 適用於高溫應用

本標準適用於各種定形耐火產品,包括熟料磚、高鋁磚和隔熱耐火材料。

耐火材料必須在極端高溫高壓條件下保持其形狀和結構性能。蠕變變形,即高溫負荷下的緩慢變形,可能會損害工業設備內襯的性能,導致過早失效或安全風險。本標準提供了一種標準化的方法來測量此性能因素,確保材料選擇和品質控制的一致性和可靠性。

這裡評估的主要參數是:

  • 蠕變速率:材料在壓力下變形的速率。
  • 總變形:測試期結束時觀察到的總應變。
  • 熱穩定性:在熱應力和機械應力的共同作用下抵抗結構退化的能力。

使用此標準進行耐火材料評估的行業包括:

  • 鋼鐵生產
  • 水泥生產
  • 玻璃和陶瓷工業
  • 石油化學加工
  • 垃圾焚燒

此標準可協助製造商和工程師為長期熱穩定性和機械穩定性至關重要的嚴苛應用選擇合適的耐火材料。

ASTM C1352/C1352M 標準的優點包括:

  • 改進高溫製程的材料選擇
  • 降低耐火材料失效的風險
  • 延長營運效率和設備壽命
  • 確保實驗室之間測試結果的可比性和可重複性

因此,ASTM C1352/C1352M 是評估耐火材料高溫機械性質的重要工具。透過模擬涉及熱量和壓力的使用條件,該標準確保在極端工業環境中使用的材料能夠經受時間、溫度和應力的考驗。

我們多年來一直服務於全球科技發展,並密切關注全球科技發展,憑藉經驗豐富的團隊和廣泛的基礎設施,為各行各業的企業提供廣泛領域的測試、測量和分析服務。此外,我們也提供符合「ASTM C1352/C1352M 標準石材彎曲彈性模量測試方法」的測試服務。

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